大学物理仿真
实验报告
实验日期:20##年5月31日
实验人员:机自
实验名称:热敏电阻的温度特性
一、实验目的:
1、了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理;
2、学习惠斯通电桥的原理及使用方法;
3、学习坐标变换、曲线改直的技巧。
二、实验原理:
热敏电阻---实验原理
半导体热敏电阻的电阻—温度特性 热敏电阻的电阻值与温度的关系为:
A、B是与半导体材料有关的常数,T为绝对温度,根据定义,电阻温度系数为
惠斯通电桥的工作原理:如图所示:四个电阻R0,R1,R2,Rx组成一个四边形,即电桥的四个臂,其中Rx就是待测电阻。在四边形的一对对角A和C之间连接电源,而在另一对对角B和D之间接入检流计G。当B和D两点电位相等时,G中无电流通过,电桥便达到了平衡。平衡时必有Rx = (R1/R2)·R0,(R1/R2)和R0都已知,Rx即可求出。
电桥灵敏度的定义为:
式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量,Δn越大,说明电桥灵敏度越高。实验仪器
三、实验仪器及使用方法:
直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器、稳压电源。
四、实验内容:
1、从室温开始,每隔5°C测量一次Rt,直到85°C。撤去电炉,使水慢慢冷却,测量降温过程中,各对应温度点的Rt。
2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线,确定式(R1)中常数A和B
五、数据记录及处理:
1、数据处理结果如下:
2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线如下:
六、实验结论,误差分析及建议:
1、实验结论:
了解了惠斯通电桥的原理及使用方法;
基本掌握坐标变换、曲线改直的技巧。
作ln Rt ~ (R1 / T)曲线,成线性关系。
2、误差分析:
由于在记录过程中温度计视数在变化,故出现误差;
电源不稳定,造成系统误差;
数据处理时产生偶然误差。
3、建议:
1)在使用检流计时,要注意保护检流计,不要让大电流通过检流计,实验中间要用跃接
2)实验过程中要注意电池按钮和接通检流计按钮的使用,检流计按钮先使用粗,然后再使用细,不要两个按钮同时使用。 实验完成后,一定要将电池按钮开。控制加热电炉电压。
3)实验开始时,加热电压不宜太高。因为实验过程中,既要观察温度的变化,又要调节电桥平衡,操作有一定难度。待操作熟练后,可适当加大电压,让温度升高的快些。
七、思考题:
1、如何提高电桥的灵敏度?
答:最主要和直接的方法
1)、提高电源电压
2)、用高灵敏检流计
有改善的方法:
选择合适的倍率,使电桥第一个盘示值最接近于1
2)电桥选择不同量程时,对结果的准确度(有效数字)有何影响?
答:电桥选择不同量程的时候,将直接影响实验结果的精度,进而影响实验中的操作,造成繁琐。
单透镜物理实验
班级:201* 姓名:*** 日期:20##-6-4
地点:理科楼
【实验目的】:
1,学会常用的测量薄透镜的方法。
2,加深对物象关系和成像公式的理解。
3,学会用直角坐标系方法讨论薄透镜的成像问题。
4, 学会和掌握共轴光具组的调节。
【实验原理】
薄透镜是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。透镜分为两大类:一类是凸透镜(也称为正透镜或会聚透镜),对光线起会聚作用。焦距越短,会聚本领越大。另一类是凹透镜(也称负透镜或发散透镜),对光线起发散作用。焦距越短,发散本领越大。
在近轴光束(靠近光轴并且与光轴的家教很小的光线)的条件下,薄透镜(包括凸、凹透镜)的成像公式为:
…………(1)
式中:为物距;为像距;为焦距。它的正、负规定为:实物、实像时,、为正;虚物、虚像时,为正,为负;凸透镜为正,凹透镜为负。利用上式测定焦距,可以有几种方法,除了本实验中的方法以外,还可用焦距仪测量。
利用上式时必须满足:
a. 薄透镜;
b. 近轴光线。
实验中常采取的措施是:
a. 在透镜前加一光阑以去边缘光线;
b. 调节各元件使之共轴。
一般透镜中心厚度有几毫米,也会给测量带来一定的误差。当不考虑透镜厚度时,会有百分之几的误差,这是允许的。
1. 凸透镜焦距的测量方法
(1)物距像距法
由实验分别测出物距及像距,利用(1)式,求出焦距:
……(2)
(2)自准法
从(1)式可知,当像距时,,即当物体上各点发出的光经透镜后,变为不同方向的平行光时,物距即为透镜的焦距。该方法利用实验装置本身产生平行光,故为自准法,见下图。
(3)位移法
当物AB与像屏的间距时,透镜在D间移动可在屏上两次成像,如下图所示,一次成放大的像,另一次成缩小的像。
由公式(1)与图中的几何关系可得:
……(3)
……(4)
由上两式右边相等得:
……(5)
将(5)式代入(3)式得:
……(6)
式中:为物与像屏的间距;为透镜移动的距离。
2. 凹透镜焦距的测量方法
因实物经凹透镜后,不能在屏上生成实像,故测其焦距时总要借助一个凸透镜,使凸透镜给凹透镜生成一个虚像,最后再由凹透镜生成一个实像。
(1)物距像距法
如下图所示,在没有凹透镜时,物AB经凸透镜后将成实像于,在和间插入凹透镜后,便称为了的物,但不是实物,而为虚物。对而言,物距。该虚物由凹透镜再成实像于,像距。由透镜成像公式(1)得:
注意到这时,,故必有。
(2)自准法
凸透镜成像于,在与之间插入凹透镜及平面反射镜。移动,当位于的第一焦点时,则发出的是平行光,根据光路可逆原理,最后必定在点形成一个与原物等高、倒立的实像。这时:
【实验内容】
1. 光学系统的共轴调节
共轴调节是光学测量的先决条件,也是减少误差、确保实验成功的重要步骤。所谓“共轴”,是指各光学元件(如光源、物、透镜等)的主光轴重合。由于在光具光具座上进行,所以须使光轴平行于光具座导轨的刻度线。具体调节分两步进行:
a. 粗调。将安置于光具座上的各光学元件靠拢在一起,用眼观察,并调节它们的中心使它们处在同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。
b. 细调。将各光学元件按实验要求移开,利用透镜成像规律进一步调整,移动透镜及屏时,将大小不同的像生成在不同的位置。若这些大小不等的像的中心在屏上的位置重合,则说明系统已共轴;若在移动透镜的过程中,像的中心位置不重合,则应调节透镜的高低或左右位置。
2. 测凸透镜的焦距
a. 用物距像距法测3次,每次测量应改变物距,分别代入公式(2)求,将结果表示成。
b. 用自准法测3次求平均值,结果以表示。注意:在用自准法测凸透镜焦距时,可发现不用反射镜,透镜本身也会产生反射像,在实验中应加以鉴别。
c. 用位移法测3次。在同一值下测3次,以公式(6)分别算出,并将结果表示成。
3. 测凹透镜的焦距
a. 以物距像距法测3次,每次改变物距,测像距,分别代入公式(2)求,结果以表示。
b. 用自准法测3次,将结果以表示。
注意:在测量凹透镜的焦距时,测得的数据误差往往较大,原因主要有4个方面:共轴没有调节好;选凸透镜成的小像作为物;选择物距值没有尽可能的大;没有认真判断像的清晰位置。
【数据处理】
【实验结论】
实验培养了缜密的思维方式,创新的素质,它是使我们受益匪浅的课程。它是一门集基础性,提高性,综合应用性,研究、创新性于一体的课程。切实的提高了我们独立学习,独立解决问题、自主创新的素质,并培养了我们的科研兴趣。
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